ROBOTISTA ON MONEKSI

Greenled linssin tarkistus robotilla

Teknologinen Oulun ammattikorkeakoulussa on tehty kevään 2020 aikana hyvinkin erilaisia robottikokeiluita. Yhteistyöyritysten toimiala oli laidasta laitaan, sillä mukana olivät jäklään erikoistunut Polarmoss, hävikkiruokaa hyödyntävä Ciiyou sekä LED-valaisimia valmistava Greenled. Kokeilut olivat hyvin erilaisia keskenään, joten jokainen kokeilu vaatii oman suunnittelunsa, Kaikissa oli kuitenkin tavoitteena helpottaa ihmisen fyysistä työtä tai jopa vapauttaa hänet tuottavampaan työhön yksinkertaisesta työvaiheesta. Jokaisella yrityksellä on ollut kiinnostusta robotiikkaan, ja sen käyttöönotto tulavaisuudessa nähdään liki välttämättömyytenä.

Roboteille suunnitellut tehtävät määräytyivät yrityksen toiminnan mukaisesti: jäkäläsäkkien siirtely Polarmossilla, smoothiepikareiden täyttö Ciiyoulla sekä linssien asennus ja ruuvaus Greenledillä. Jokaisessa kokeilussa oli omat haasteensa, mutta robotti saatiin suorittamaan asetetut minimivaatimukset. Valitettavasti koronavirus esti kokeiluiden tekemisen oikeasti paikan päällä, joten oikeats tulokset jäävät hieman arvailujen ja laskujen varaan. Nyt kokeilut tehtiin Proof-of-Conceptina, eli prototyypin avulla todennettiin tuotantomenetelmän toimivuutta koulun laboratoriotiloissa ja robotin työkierto videoitiin yritykselle.

Robottisolu palvelemaan yrityksen tarpeita

Kokeiluihin suunniteltiin ja rakennettiin robottisolu. Robottisolun kokonaisuuteen kuului robotin lisäksi tarttujat ja työvaiheen vaatimat oheislaitteet. Polarmossilla jatkokäsiteltiin jäkälää ja robottisolun avulla korvattiin osa ihmisen tekemästä raskaasta työstä. Tässä tapauksessa solun oheislaitteisto koostui vain yksinkertaisista mekaanisista osista, kuten paineilmasylintereistä ja ohjauskuskoista.

Greenledin kokeilun vaatima laitteisto oli jo hieman monimutakisempi. Linssit poimittiin kuljetusalustaan alipaineella ja niiden asento tarkistettiin konenäön avulla, jotta ne saatiin robotilla asennettua oikeaan asentoon LED-kiskoille. Greenled on aikaisemmin ollut mukana Oamk:n POTKUA-hankkeessa ja saanut sitä kautta niin paljon hyötyä lean-filosofian saralla, että yritys päätti lahjoittaa kaksi automaatioruuvainta robottikäyttöä varten. Niiden ruuvit eivät kuitenkaan suoraan sopineet linssin ruuvausta varten, joten yritykselle näytettiin vain , miten ruuvaus yleisesti sujuu robotilta - ja sujuihan se! Haaveissa olisi vielä päästä kokeilemaan robottia tuotantolinjan kyljessä, jotta robotti nähtäisiin tositoimissa.

Usean työvaiheen yhdistäminen

Toinen teollinen vallankumous käytti sähköä hyödykseen, ja tuotteita alettiin valmistaa sarjatuotantolinjoilla massatuotantona. Tästä usein käyettty esimerkki on T-Fordien valmistuslinjat. Aikaisemmin juuri kellää ei ollut varaa autoihin ja kulkupeleinä olivat hevoset. Yhtäkkiä autojen hinnat laskivat niin, että niihin olikin varaa isolla osalla ihmisiä ja autot syrjäyttivät hevoset logistisina tapoina liikkua [2].

Kolmas teollinen vallankumous kulminoituu nykykaltaisen automaation laajamittaiseen käyttöönottoon. Ns. Turingin kone oli nykyisten tietokonoiden 2. maailmansodan aikana kehitetty esi-isä. !970-luvun alussa tietokoneet olivat kehittyneet siiinä määrin, että ensimmäiset teolliset ohjainlaitteet eli ohjelmoitavat logiikat otettiin käyttöön ohjausjärjestelmiksi. Nämä syrjäyttivät aiemmat pneumaattiset, hydrauliset sekä releohjaukset.

Käynnissä on ns. neljäs teollinen vallankumous, jossa fyysinen ja digitaalinen maailma yhdistyvät kyberfyysisiksi järjestelmiksi. Industry 4.0  – teollisuuden digitalisaatio mullistaa teollisuuden kentän tuotannosta toimintamalleihin. Mikä tulee olemaan tämän vallankumouksen iso muutos? Teknologinen singulariteetti selviää todennäköisesti vasta jälkikäteen, kenties muutos on jo tapahtunut, mutta me emme sitä tiedä [3].

Oikea tie on kuitenkin rohkeasti lähteä mukaan aallonharjalle tutkimaan, kehittämään ja soveltamaan uutta teknologiaa. Teollisten murrosten yhteydessä on tyypillistä, etää uttaa ja osin kypsymätöntä teknologiaa on tarjolla, mutta yritykset sekä alan toimijat eivät vielä tiedä, miten ja missä vaiheessa teknologioita tulisi ja kannattaisi lähteä soveltamaan.

Suomella on loistava tilaisuus aloittaa teknologian hyödyntäminen nyt, kun siitä voi vielä saada merkittävää kilpailuetua lokaalisti ja globaalisti. Yrityksillä on selkeä tarve kehittää osaamistaan, kokeilla sekä puntaroida uusia ratkaisuja ja sitä kautta saada tietoa päätöksenteon tueksi. Yksi tällainen kokeilu tiedon kartuttamiseksi oli Roboreel -hankkeeseen sisältyvä projekti Case Meconet.

Case Meconet - Kobotiikasta potkua kilpailukykyyn

 

Meconet on pohjoiseurooppalainen jousien, lanka-, puristin - ja syvävetotuotteiden valmistaja. Meconetin valmistus tapahtuu kuudessa omaan osaamisalueeseen keskittyvässä tehtaassa: Vantaalla, Äänekoskella, Pihtiputaalla, Tallinnassa, Tukholmassa ja Pietarissa [4].

Projektin tavoitteena oli automatisoidan karkaisulinjan päätyy niin, että se kyksenisi itsenäiseen työskentelyyn 24/. Tämän vuoksi linjaston alkupäähän tarvitaan Universal Robotics (UR) -tyyppinen yhteistyörobotti eli kobotti, joka laijittelisi käppäleet hihnalle määrätyin ohjein.

Tarkoituksena oli suunnitella toteutuskelpoinen robottisolu, joka kykenee lajittelemaanbb suunniteltuja kappaleita karkaisulinjastoille. Työn toteuttivat koneautomaation opiskelijat Niko Rötkö, Karim Ben Hassen, Cabdiraxiim Osman ja Eetu Auramo yhdessä ohjaavan opettajat Antti Liljaniemen kanssa. Työ tehtiin osittain opintojaksolla Automatisointiprojekti. 

Laadittua suunnitelmaa on projektin jälkeen tarkoitus käyttää yrityksen tuotantokapasiteetin kohentamiseen, jotta yritys kykenee vastaamaan asiakkaidensa lisääntyneisiin tilauspyyntöihin. Aikaisemmin linjaston päähän on tarvittu työntekijä lajittelemaan tuotteet linjastoille manuaalisesti, jonka jälkeen ne kulkeutuvat uunin kautta jäähdytysaltaaseen ja lajittelukoriin.

Alkupään robottisolusta rakennettiin #D-malli Siemens NX -ohjelmistolla. Toiminnasta tehtiin 3D-simulaatio. Laboratorion UR3-robotin avulla tehtiin POC-tasoinen (Proof of Concept, ratkaisun tarkennus) demo. Tässä vaiheessa konenäköä ei saatu integroitua mm. ajanpuutteen vuoksi.

Alun perin tehtävään ajateltu robotti UR10 vaikuttaisi soveltuvalta. Ennen varsinaista toteutusta olisi hyvä testata se suunnitellun konenäkökameran kanssa, lisäksi pitäisi selvittää soveltuvat tarttujat kaikille tuotteille.

Projektia jatkettiin syksyllä 2019 Innovaatioprojektina. Tekijöinä olivat sähköautomaation opiskelijat Joonas Paljakka, Panu Sutela, Teemu Niiranen ja Juha Ketola. Tässä jatko-osuudessa Sickin Inspector PIM60 -konenkäkökamera liitettiin UR3-robotiin ja laboratoriossa tehtiin protosovellus, jossa mallikappaleita noukittiin kameran avulla.

Suositeltavaa olisi seuraavaksi testata tartujaa ja kameraa kaikilla eri tuotteilla ja selvittää, soveltuvatko ne kaikkien kappaleiden poimintaan sekä vertailla vielä muita tarttuja- ja kameravaihtoehtoja. Tällainen sopisi hyvin johonkin toiseen projektiin tai opinnäyetyöksi. Projektissa saatiin joka tapauksessa todennettua, että kobotii soveltuu ko. kohteeseen.

Toni Autio

Kirjoittaja: Toni Autio työskentelee projektipäällikkönä Oulun ammattikorkeakoulussa Roboreel- ja TEHOJA-hankkeissa.

Julkaistu: 16.9.2020